JPH0582768B2 - - Google Patents

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JPH0582768B2
JPH0582768B2 JP59215952A JP21595284A JPH0582768B2 JP H0582768 B2 JPH0582768 B2 JP H0582768B2 JP 59215952 A JP59215952 A JP 59215952A JP 21595284 A JP21595284 A JP 21595284A JP H0582768 B2 JPH0582768 B2 JP H0582768B2
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piezoelectric thin
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板と、その上に設けられた
圧電体薄膜と、その表面の両端近傍に設けられた
少くとも1対の入出力用の櫛形電極とを含み、帯
域の異なる複数個の弾性表面液(以下本明細書に
おいては、SAWと略記する。)フイルタから成る
帯域可変SAWフイルタに関する。
〔従来の技術〕
SAWフイルタは、テレビ受像機のIFフイルタ
や各種通信機器のフイルタとして広く応用されて
いるが、通常は帯域固定のフイルタとして使われ
ている。
第7図は一般的なSAWフイルタの形状を示す
斜視図で、図中1は圧電基板、2は入力用の櫛形
電極、3は出力用の櫛形電極を表わす。
このようなSAWフイルタの帯域は櫛形電極の
形状や対数によつて決まるので、SAWフイルタ
の固有の定数となり、可変にすることはできな
い。しかし、周波数帯域を時間的に変化させる方
式の通信機や、多チヤンネルを有する各種の通信
機では、帯域の可変なフイルタが強く望まれてい
る。
第8図aは代表的な帯域可変のSAWフイルタ
の上面図で、図中第7図と共通する引用番号は第
7図におけるものと同じ部分を表わし、4はスイ
ツチング回路、5は入力端子、6は出力端子であ
る。第8図aに示すSAWフイルタは1枚の基板
1の上に複数のSAWフイルタを構成し、かつ各
フイルタの帯域を互いに隣接するように設定し、
外部回路4のスイツチングによつて帯域を選択す
るようにしたものである。第8図bは、スイツチ
ング回路4の中でスイツチの接点が第8図aの
A,B,C,DおよびEのいずれかにあるときの
周波数と出力の間の関係を示すダイアグラムであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような従来方式では、スイツチングのため
の外部回路4が不可欠であり、製造原価と省空間
の面で問題があり、またオン−オフ制御であるか
ら、通過帯域の形状の自由度が小さいという欠点
もある。
本発明の目的は、第8図に示すようなスイツチ
ング回路を必要としない、大きな自由度を有する
帯域可変のSAWフイルタを提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本願の第1発明
は、単一基板上に形成された帯域の異なる複数個
の弾性表面波フイルタであつて、半導体基板と、
その上に設けられた圧電薄膜と、その表面に設け
られた単一又は同一特性の複数の入力用櫛形電極
と、前記圧電薄膜表面の前記入力用櫛形電極に対
向して設けられた弾性表面波伝播方向に対して直
角方向に複数の異なるピツチを有する単一の出力
用櫛形電極と、上記圧電薄膜上の前記入力用櫛形
電極と出力用櫛形電極との間に配置され、上記弾
性表面波の伝播方向に対して直角方向に並べられ
た複数の金属電極と、前記金属電極の各々と前記
半導体基板の間に、夫々独立したバイアス電圧を
印加せしめ、選択的に上記半導体基板表面を反転
状態にする複数の可変バイアス源と、備えている
ことを要旨とする。
本願の第2の発明は、単一基板上に形成された
帯域の異なる複数個の弾性表面波フイルタであつ
て、半導体基板と、その上に設けられた圧電薄膜
と、その表面に設けられた異なる入力特性を持つ
複数の入力用櫛形電極と、前記圧電薄膜表面の前
記入力用櫛形電極に対向して設けられた出力用櫛
形電極と、上記圧電薄膜上の前記入力用櫛形電極
と出力用櫛形電極との間に配置され、上記弾性表
面波の伝播方向に対して直角方向に並べられた複
数の金属電極と、前記金属電極の各々と前記半導
体基板の間に、夫々独立したバイアス電圧を印加
せしめ、選択的に上記半導体基板表面を反転状態
にする複数の可変バイアス源と、を備えているこ
とを要旨とする。
〔作用〕
金属電極を設置した部分はいわゆるモノリシツ
クMIS(金属/絶縁体/半導体)構造になつてい
る。このような構造を伝播するSAWは、金属と
半導体の間に印加されるバイアス電圧によつてそ
の伝播損失を大きく変える。伝播損失とバイアス
電圧の関係の一例を、温度をパラメータとして第
9図に示す。図示のように、ある電圧領域で伝播
損失が急激に大きくなる。SAWが急激に減衰す
る領域は半導体表面(圧電体/半導体界面)が強
反転になるような電圧領域に対応する。第10図
はC−V特性(容量−電圧特性)(曲線b)と伝
播損失(曲線a)の比較を示す。図示のように、
伝播損失が急激に大きくなるのは、半導体表面が
強反転になつた時(破線の左側の領域)である。
したがつて、金属電極に強反転領域の深いバイ
アス電圧を印加すれば、その部分でSAWをオフ
することができる。また、それほど深いバイアス
を印加しなければ、バイアス電圧に依存する可変
アツテネータとしての機能があるので、各金属電
極の各バイアス電圧を調節することにより、自由
度の大きい帯域特性を得ることが可能である。
〔実施例〕
以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて
本発明を一層詳細に説明するが、それらは例示に
過ぎず、本発明の枠を越えることなしにいろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。
第1図は本発明の一実施例の態様による帯域可
変SAWフイルタの斜視図で、図中第8図と共通
する引用番号は第8図におけるものと同じ部分を
表わす。半導体基板7とその上に設けられた圧電
薄膜8は圧電基板1を形成する。半導体基板7の
圧電薄膜8とは反対側には裏面電極9が設けられ
ており、その電極9は接地されている。圧電基板
1の表面の一方の端には入力用の櫛形電極2が設
けられ、他方の端には出力用の櫛形電極3A,3
B,3C,3Dが設けられており、それらは互に
異なつた帯域のSAWにのみ感じるように形成さ
れている。出力用の櫛形電極3A,3B,3C,
3Dはいずれも出力端子6に接続されている。入
力用の櫛形電極2と出力用の櫛形電極3A,3
B,3C,3Dの中間には金属電極10A,10
B,10C,10Dが設けられ、各フイルタごと
に各々の金属電極と裏面電極9の間にバイアス電
圧VA,VB,VC,VDが印加される。フイルタ全体
の帯域は各バイアス電圧を制御することによつて
変化させられる。金属電極10A,10B,10
C,10Dへのバイアス電圧VA、VB、VC、VD
それぞれ変化させて半導体基板表面を反転状態に
すると、フイルタの挿入損失が変わるので、各バ
イアス電圧の組み合わせによつて全体の帯域を
種々に設定することができる。
第2図は、周波数の関数として帯域A、B、
C、Dにおける挿入損失のバイアス電圧による変
化幅を示す。バイアス電圧は、任意の価をとるこ
とができ、出力を例えば実線のようにすることが
できる。
第1図に示す装置においては、出力用の櫛形電
極は分割され、全体の出力はそれらの並列出力と
して取り出されているが、そのような構成以外
に、第3図のような構成をとることもできる。
第3図に示す装置の圧電基板1の裏面には、前
の実施例におけると同様に、裏面電極が設けら
れ、接地されており、金属電極10A,10B,
10C,10Dおよび10Eにはバイアス電圧そ
れぞれVA、VB、VC、VDおよびVEが印加される
ことも前の実施例と同じである。第3図に示す装
置が第1図に示す装置と異なる点は、出力用の櫛
形電極3が1個であり、SAWの伝播方向に対し
て直角方向に電極ピツチが不連続的に変化してい
ることである。それぞれの電極ピツチは帯域A、
B、C、D、Eに対応し、第3図に示す装置も第
1図に示す装置と同様に動作する。この形状の利
点は、帯域をより細かくできることと、出力を外
部にとり出すボンデイングの工程を減少できるこ
とである。
さらに、第4図に示すように、各金属電極10
を細かくして密に並べ、出力用の櫛形電極3の電
極ピツチをSAWの伝播方向に対して直角方向に
連続的に変化させれば、バイアス電圧の分布を選
択することによつて通過帯域を任意に変化させる
ことも可能である。
ここで、第1図、第3図および第4図に示す装
置の半導体基板は、表面を酸化または窒化し、酸
化膜や窒化膜などの絶縁膜を形成したものであつ
ても良い。
さらに、金属電極の材質には櫛形電極と同一の
材質を用いることができ、またその製造にあたつ
ては櫛形電極と同じプロセス(写真蝕刻法)で、
しかもそれらと同時に製造することができる。
なお、第1図、第3図および第4図に示す装置
の入力用の櫛形電極は、すべてのフイルタに共通
のものとして、ただ1個だけで形成されている
が、第5図に示すように、同じ入力特性を持つ複
数の櫛形電極2A,2B,2C,2Dで形成され
ていても良い。
また第6図に示すように、異なる入力特性を持
つ複数の櫛形電極2A,2B,2C,2Dで形成
されても良い。ただし、この場合には、各電極ご
とに別々のマツチング回路11A,11B,11
C,11Dを用いてマツチングをとる必要があ
る。
また金属電極10A,10B,…は第1図およ
び第3図から第6図まで示すように、その端面が
SAWの進行方向に対し斜めになるように設定す
るのが望ましい。そうすることによつて、端面か
らのSAWの反射の影響を軽減することができる
からである。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明によれば、従来の帯
域可変のSAWフイルタに較べて、出力を選択す
るためのスイツチング素子をフイルタに別個に設
ける必要がないので、省空間と低コスト化を図る
ことができる。本発明による装置では、単にバイ
アス電圧をオン−オフするだけで、スイツチング
と同等の機能が実現できるので、回路的にも簡単
になるからである。またバイアス電圧をアナログ
的に制御するようにすれば、各帯域の挿入損失を
アナログ的に変化させることができるので、全体
として自由度の大きい帯域特性が得られる。
本発明によるSAWフイルタは、SAWフイルタ
が用いられている機器にすべて応用可能である
が、CATV、通信衛星、中継器、トランシーバ
等、特に周波数帯域を時間的に変化させる方式の
通信機や多チヤンネルを有する通信機において有
用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施の態様による帯域可変
SAWフイルタの斜視図、第2図は出力と周波数
の関係を示すダイアグラム、第3図は本発明の他
の一つの実施の態様によるSAWフイルタの上面
図、第4図、第5図および第6図は本発明のさら
に異なる三つの実施の態様によるSAWフイルタ
の一部上面図、第7図は従来の帯域固定SAWフ
イルタの斜視図、第8図は従来の帯域可変SAW
フイルタの上面図および出力と周波数の関係を示
すダイアグラム、第9図は温度をパラメータとし
て伝播損失とバイアス電圧の関係を示すグラフ、
第10図は伝播損失および高周波容量とバイアス
電圧の関係を示すグラフである。 1……圧電基板、2,2A,2B……入力用の
櫛形電極、3,3A,3B……出力用の櫛形電
極、4……スイツチング回路、5……入力端子、
6……出力端子、7……半導体基板、8……圧電
薄膜、9……裏面電極、10,10A,10B…
…金属電極、11A,11B……マツチング回
路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 単一基板上に形成された帯域の異なる複数個
    の弾性表面波フイルムであつて、 半導体基板と、 その上に設けられた圧電薄膜と、 その表面に設けられた単一又は同一特性の複数
    の入力用櫛形電極と、 前記圧電薄膜表面の前記入力用櫛形電極に対向
    して設けられた弾性表面波伝播方向に対して直角
    方向に複数の異なるピツチを有する単一の出力用
    櫛形電極と、 上記圧電薄膜上の前記入力用櫛形電極と出力用
    櫛形電極との間に配置され、上記弾性表面波の伝
    播方向に対して直角方向に並べられた複数の金属
    電極と、 前記金属電極の各々と前記半導体基板の間に、
    夫々独立したバイアス電圧を印加せしめ、選択的
    に上記半導体基板表面を反転状態にする複数の可
    変バイアス源と、を備えていることを特徴とする
    帯域可変弾性表面波フイルタ。 2 単一基板上に形成された帯域の異なる複数個
    の弾性表面波フイルタであつて、 半導体基板と、 その上に設けられた圧電薄膜と、 その表面に設けられた異なる入力特性を持つ複
    数の入力用櫛形電極と、 前記圧電薄膜表面の前記入力用櫛形電極に対向
    して設けられた出力用櫛形電極と、 上記圧電薄膜上の前記入力用櫛形電極と出力用
    櫛形電極との間に配置され、上記弾性表面波の伝
    播方向に対して直角方向に並べられた複数の金属
    電極と、 前記金属電極の各々と前記半導体基板の間に、
    夫々独立したバイアス電圧を印加せしめ、選択的
    に上記半導体基板表面を反転状態にする複数の可
    変バイアス源と、を備えていることを特徴とする
    帯域可変弾性表面波フイルタ。
JP59215952A 1984-10-15 1984-10-15 帯域可変弾性表面波フイルタ Granted JPS6194411A (ja)

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